Stereozentrum - Stereocenter

Zwei Enantiomere einer generischen Aminosäure am Stereozentrum

In einem Molekül ist ein Stereozentrum eine besondere Instanz eines stereogenen Elements, das geometrisch ein Punkt ist. Ein Stereozentrum oder stereogenes Zentrum ist ein beliebiger Punkt in einem Molekül , jedoch nicht notwendigerweise ein Atom , der verschiedene Substituenten trägt , so dass der Austausch von zwei beliebigen Substituenten zu einem Stereoisomer führt . Der Begriff Stereozentrum wurde 1984 von Kurt Mislow und Jay Siegel eingeführt. Ein Chiralitätszentrum ist ein Stereozentrum, das aus einem Atom besteht, das eine Reihe von Liganden (Atome oder Atomgruppen ) in einer räumlichen Anordnung hält, die seinem Spiegelbild nicht überlagert werden kann. Das Konzept eines Chiralitätszentrums verallgemeinert das Konzept eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms (ein Kohlenstoffatom, das an vier verschiedene Einheiten gebunden ist), sodass ein Austausch von zwei beliebigen Gruppen zu einem Enantiomer führt . In der organischen Chemie bezieht sich ein Chiralitätszentrum normalerweise auf ein Kohlenstoff- , Phosphor- oder Schwefelatom , obwohl auch andere Atome Chiralitätszentren sein können, insbesondere in Bereichen der metallorganischen und anorganischen Chemie .

Mögliche Anzahl an Stereoisomeren

Ein Molekül kann mehrere Stereozentren haben, was ihm viele Stereoisomere verleiht. In Verbindungen, deren Stereoisomerie auf tetraedrische Stereozentren zurückzuführen ist , wird die Gesamtzahl der hypothetisch möglichen Stereoisomere 2 n nicht überschreiten , wobei n die Zahl der tetraedrischen Stereozentren ist. Dies ist jedoch eine obere Grenze, da Moleküle mit Symmetrie häufig weniger Stereoisomere aufweisen. Das Vorhandensein von zwei Chiralitätszentren kann eine meso-Verbindung ergeben, die achiral ist. Bestimmte Konfigurationen sind aus sterischen Gründen möglicherweise nicht vorhanden. Cyclische Verbindungen mit chiralen Zentren weisen aufgrund des Vorhandenseins einer zweizähligen Rotationsachse möglicherweise keine Chiralität auf. Planare Chiralität kann auch für Chiralität sorgen, ohne dass ein tatsächliches Chiralitätszentrum vorhanden ist.

Stereogen auf Kohlenstoff

Ein Kohlenstoffatom, das an vier verschiedene Arten von Atomen oder Atomgruppen gebunden ist, wird als asymmetrisches Kohlenstoffatom oder chiraler Kohlenstoff bezeichnet .

Stereogen an anderen Atomen

Die Chiralität ist nicht auf Kohlenstoffatome beschränkt, obwohl Kohlenstoffatome aufgrund ihrer Allgegenwart in der organischen Chemie oft Chiralitätszentren sind. Stickstoff- und Phosphoratome können auch in tetraedrischer Konfiguration Bindungen eingehen. Ein Stickstoff in einem Amin kann ein Stereozentrum sein, wenn alle drei gebundenen Gruppen unterschiedlich sind, da das Elektronenpaar des Amins als vierte Gruppe fungiert. Die Stickstoffinversion , eine Form der Pyramideninversion , verursacht jedoch eine Racemisierung, was bedeutet, dass unter normalen Umständen beide Epimere an diesem Stickstoff vorhanden sind. Die Racemisierung durch Stickstoffinversion kann eingeschränkt sein (wie quartäre Ammonium- oder Phosphoniumkationen ) oder langsam sein, was die Existenz von Chiralität ermöglicht.

Metallatome mit tetraedrischen oder oktaedrischen Geometrien können aufgrund unterschiedlicher Liganden auch chiral sein. Für den oktaedrischen Fall sind mehrere Chiralitäten möglich. Mit drei Liganden von zwei Typen können die Liganden entlang des Meridians aufgereiht sein, was das mer - Isomer ergibt oder eine Fläche bildet – das fac- Isomer. Die Verwendung von drei zweizähnigen Liganden nur eines Typs ergibt eine Propellerstruktur mit zwei verschiedenen Enantiomeren, die als Λ und Δ bezeichnet werden.

Siehe auch

Verweise